Perbezaan Antara IPv4 dan IPv6

Protokol Internet (IP) berfungsi sebagai set peraturan utama untuk menghantar data merentasi sempadan rangkaian. Fungsi utamanya ialah untuk menyediakan alamat unik kepada peranti dan menghalakan data dari satu peranti ke peranti lain merentasi internet.

IP telah berkembang selama bertahun-tahun, dengan IPv4 menjadi versi utama pertama yang digunakan secara global dan IPv6 sebagai penggantinya, direka untuk menangani batasan IPv4. Memahami perbezaan antara kedua-dua versi ini adalah penting untuk jurutera rangkaian, profesional IT dan sesiapa sahaja yang terlibat dalam transformasi digital perniagaan.

Perbezaan utama antara IPv4 dan IPv6 termasuk pengalamatan 32-bit IPv4, yang membolehkan kira-kira 4.3 bilion alamat unik, manakala IPv6 menggunakan skema 128-bit untuk menyokong bilangan peranti yang hampir tidak terhad dengan keselamatan dan kecekapan yang dipertingkatkan.

Mari kita fahami semua perbezaan antara IPv4 dan IPv6:

Gambaran keseluruhan IPv4

Diperkenalkan pada tahun 1981, Internet Protocol versi 4 (IPv4) telah menjadi asas komunikasi data dalam persekitaran rangkaian. IPv4 menggunakan skema alamat 32-bit, yang membolehkan kira-kira 4.3 bilion alamat unik.

Walaupun bilangan ini kelihatan mencukupi pada hari-hari awal internet, pertumbuhan pesat peranti yang disambungkan dengan cepat menjadikan ruang alamat ini tidak mencukupi, yang membawa kepada potensi untuk kehabisan alamat.

Mengapa Cara IPv6 Dicipta?

Untuk mengatasi batasan IPv4, IPv6 telah diperkenalkan pada tahun 1999. IPv6 menggunakan ruang alamat 128-bit, dengan ketara meningkatkan bilangan alamat yang mungkin kepada kira-kira 340 undecillion (3.4 x 10^38), satu peningkatan penting untuk menampung pertumbuhan masa depan dalam internet -peranti yang disambungkan secara global.

Pengembangan luas dalam ruang alamat ini merupakan pemacu utama untuk pembangunan dan penggunaan beransur-ansur IPv6.

Perbandingan saiz alamat IPv4 dan IPv6

Alamat IPv4 adalah 32 bit panjang, diwakili dalam perpuluhan sebagai empat nombor yang dipisahkan oleh titik (cth, 192.168.1.1). Sebaliknya, alamat IPv6 adalah 128 bit panjang, diwakili dalam perenambelasan sebagai lapan kumpulan empat digit perenambelasan dipisahkan oleh titik bertindih (cth, 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334).

Ruang alamat IPv4 mencipta batasan yang tidak jelas pada permulaannya. Dengan kemunculan Internet Perkara (IoT) dan dunia yang semakin rangkaian, protokol IPv4 tidak lagi dapat menangani setiap peranti dengan secukupnya. IPv6, dengan ruang alamatnya yang lebih besar, membolehkan berbilion peranti mempunyai alamat IP awam yang unik, menghapuskan keperluan untuk terjemahan alamat rangkaian (NAT), amalan biasa yang digunakan dalam rangkaian IPv4 untuk melawan keletihan alamat.

Perbandingan terperinci IPv4 dan IPv6 Dalam Format Pengepala dan Pemprosesan Paket

Pengepala IPv4 adalah panjang berubah-ubah (20-60 bait) dan mengandungi beberapa medan yang tidak terdapat dalam pengepala IPv6. Pengepala IPv6 ditetapkan pada 40 bait dan direka bentuk untuk memudahkan dan mempercepatkan pemprosesan dengan mengalih keluar pilihan yang tidak perlu dan meletakkannya dalam pengepala sambungan pilihan.

IPv4 membenarkan pemecahan paket oleh kedua-dua penghantar dan penghala perantaraan. Ini boleh menyebabkan ketidakcekapan dan peningkatan kependaman. IPv6 memudahkan ini dengan membenarkan hanya pengirim untuk memecah paket, mengurangkan beban dan kerumitan pada penghala dan meningkatkan prestasi rangkaian keseluruhan.

Pengepala IPv4:

Pembolehubah Panjang: Pengepala IPv4 ialah 20 bait paling mudah, tetapi boleh memanjangkan sehingga 60 bait disebabkan medan dan pilihan pilihan.
Padang: Ia termasuk medan seperti Versi, Panjang Pengepala, Jenis Perkhidmatan, Jumlah Panjang, Pengenalan, Bendera, Offset Serpihan, Masa untuk Hidup (TTL), Protokol, Jumlah Semak Pengepala, Alamat Sumber, Alamat Destinasi dan Pilihan (jika ada). Kehadiran pilihan boleh meningkatkan saiz pengepala dan merumitkan pemprosesan pengepala.
Pecahan: Kedua-dua penghantar dan penghala perantaraan boleh membahagikan paket jika saiz paket melebihi unit penghantaran maksimum (MTU) laluan rangkaian. Ini berpotensi membawa kepada isu seperti overhed pemecahan dan boleh meningkatkan peluang kehilangan paket.
Checksum: Termasuk medan semak yang meliputi pengepala sahaja. Jumlah semak ini perlu dikira semula pada setiap penghala apabila paket melalui, yang menambah overhed pemprosesan.

Pengepala IPv6:

Panjang Tetap: Pengepala IPv6 sentiasa 40 bait panjang, dengan pendekatan yang lebih diperkemas.
Padang: Ia termasuk lebih sedikit medan: Versi, Kelas Trafik, Label Aliran, Panjang Muatan, Pengepala Seterusnya, Had Hop, Alamat Sumber dan Alamat Destinasi.
Pemprosesan Dipermudahkan: Saiz tetap dan bilangan medan yang dikurangkan dalam pengepala IPv6 memudahkan pemprosesan yang lebih pantas oleh penghala. Pilihan tidak disertakan dalam pengepala tetapi dikendalikan menggunakan pengepala sambungan, yang hanya diproses oleh nod destinasi, mengurangkan beban pemprosesan pada setiap lompatan di sepanjang laluan paket.
Pecahan: Dalam IPv6, penghala tidak melakukan pemecahan. Jika paket melebihi MTU, ia akan digugurkan dan mesej ICMPv6 Packet Too Big dihantar semula kepada pengirim. Pengirim bertanggungjawab untuk pemecahan. Pendekatan ini mengurangkan kerumitan dan permintaan sumber pada penghala.
Tiada Header Checksum: IPv6 tidak termasuk jumlah semak pengepala. Pemeriksaan ralat diwakilkan kepada lapisan pengangkutan, yang mengurangkan beban pemprosesan pada setiap lompatan, mempercepatkan penghalaan.

Nota Tambahan mengenai Peningkatan IPv6:

Label Aliran: Medan label aliran dalam pengepala IPv6 digunakan untuk mengenal pasti paket yang tergolong dalam aliran yang sama untuk pengendalian kualiti perkhidmatan (QoS), yang tidak tersedia dalam IPv4. Ciri ini amat berguna untuk aplikasi masa nyata.
Had Hop: Menggantikan medan Masa untuk Hidup (TTL) untuk menentukan jangka hayat paket. Had Hop dikurangkan satu oleh setiap penghala yang memajukan paket. Jika Had Hop mencapai sifar, paket akan dibuang.
Kelas Trafik: Sama seperti Jenis Perkhidmatan dalam IPv4, medan ini digunakan untuk menentukan keutamaan paket.

Penambahbaikan dan perubahan daripada IPv4 kepada IPv6 ini bukan sahaja menangani batasan versi protokol sebelumnya tetapi juga meningkatkan kecekapan dan kefungsian perkhidmatan rangkaian dalam dunia yang semakin saling berkaitan.

Peningkatan Keselamatan daripada IPv4 kepada IPv6:

IPv4 tidak direka bentuk dengan mengambil kira keselamatan, yang membawa kepada keperluan untuk protokol tambahan, seperti IPsec, untuk komunikasi selamat. IPv6 mempunyai keselamatan terbina dalam protokol dengan IPsec, yang menyokong trafik yang disulitkan dan komunikasi yang disahkan secara asli, menjadikan IPv6 secara semula jadi lebih selamat daripada IPv4.

Keselamatan ialah aspek kritikal yang membezakan IPv6 dengan ketara daripada pendahulunya, IPv4.

Gambaran Keseluruhan Keselamatan IPv4:

Reka Bentuk Awal: IPv4 telah dibangunkan apabila Internet tidak digunakan secara meluas seperti hari ini, dan keselamatan bukanlah kebimbangan utama. Akibatnya, IPv4 tidak mempunyai ciri keselamatan yang wujud, menjadikan langkah keselamatan tambahan perlu.
Kebergantungan pada Aplikasi: Keselamatan dalam rangkaian IPv4 sangat bergantung pada protokol dan aplikasi lapisan lebih tinggi. Sebagai contoh, komunikasi selamat melalui IPv4 biasanya memerlukan pelaksanaan Keselamatan Lapisan Pengangkutan (TLS) atau Lapisan Soket Selamat (SSL).
IPsec (Pilihan): IPsec tersedia untuk IPv4; walau bagaimanapun, ia tidak wajib dan mesti dikonfigurasikan secara eksplisit dan disokong oleh kedua-dua titik akhir. IPsec dalam IPv4 boleh menyulitkan aliran data antara sepasang hos (host-to-host), antara sepasang gateway keselamatan (gateway-to-gateway), atau antara gateway keselamatan dan hos (gateway-to-host).

Peningkatan Keselamatan IPv6:

IPsec mandatori: Tidak seperti IPv4, IPv6 menyepadukan IPsec secara asli, menjadikannya komponen protokol wajib. Keperluan ini memastikan bahawa setiap peranti IPv6 boleh menyokong IPsec, walaupun ia tidak memerlukan IPsec digunakan dalam semua komunikasi. Sokongan mandatori untuk IPsec menyediakan pilihan yang mantap untuk kerahsiaan data, integriti data dan pengesahan asal data.
Penyulitan dan Pengesahan Hujung ke Hujung: Penyepaduan IPsec ke dalam IPv6 membolehkan penyulitan dan pengesahan hujung-ke-hujung. Ini merupakan peningkatan ketara berbanding IPv4, di mana kotak tengah seperti peranti NAT boleh menghalang keupayaan IPsec untuk mendapatkan trafik. Dengan IPv6, prinsip hujung ke hujung Internet dikekalkan, meningkatkan keselamatan dan privasi.
Struktur Tajuk Dipermudahkan: Struktur pengepala IPv6 yang dipermudahkan, yang mengalihkan medan tidak penting ke pengepala sambungan, menyelaraskan pemprosesan paket pada penghala perantaraan. Reka bentuk ini meminimumkan potensi kelemahan keselamatan yang berkaitan dengan pemprosesan pengepala dan mengurangkan permukaan serangan dengan mengehadkan bilangan tindakan yang boleh dilakukan oleh peranti perantaraan pada paket.

Protokol Keselamatan Tambahan:

Penemuan Jiran Selamat (SEND): IPv6 memperkenalkan protokol Penemuan Jiran Selamat, lanjutan Protokol Penemuan Jiran (NDP), yang penting untuk interaksi antara nod bersebelahan pada pautan yang sama. SEND menambah keselamatan pada NDP, yang penting untuk menghalang pelbagai serangan seperti spoofing penghala dan pengalihan semula. SEND menggunakan kaedah kriptografi untuk memastikan kesahihan mesej yang ditukar antara jiran.
Keselamatan Pengiklanan Penghala: IPv6 telah meningkatkan keupayaan untuk melindungi iklan penghala, yang penting untuk konfigurasi automatik peranti pada rangkaian. Tidak seperti IPv4, di mana iklan penghala terdedah kepada penipuan, IPv6 dengan SEND boleh mengesahkan mesej ini, memberikan perlindungan terhadap konfigurasi penghala yang berniat jahat.

Menggunakan IPv6 Security:

Firewall dan Keselamatan Rangkaian: Peralihan kepada IPv6 memerlukan kemas kini kepada konfigurasi tembok api dan alatan keselamatan rangkaian lain untuk mengendalikan protokol baharu. Struktur dan pengalamatan paket IPv6 yang berbeza memerlukan peraturan khusus yang disesuaikan untuk trafiknya untuk mengekalkan pariti keselamatan dengan rangkaian IPv4.
Pendidikan dan latihan: Memandangkan kerumitan dan ciri baharu IPv6, profesional IT mesti menerima latihan terkini tentang ciri keselamatan IPv6 dan amalan terbaik. Penyebaran pengetahuan yang betul memastikan rangkaian terjamin dengan berkesan daripada ancaman yang berkembang.

IPv6 membawa peningkatan ketara berbanding IPv4 dari segi keselamatan, terutamanya disebabkan sokongan mandatori untuk IPsec dan peningkatan seperti SEND. Kemajuan ini bukan sahaja menangani kelemahan keselamatan yang terdapat dalam IPv4 tetapi juga sejajar dengan keperluan moden untuk meningkatkan privasi dan keselamatan untuk komunikasi internet.

Konfigurasi dan Pengurusan Rangkaian: Peralihan daripada IPv4 kepada IPv6

Peralihan daripada IPv4 kepada IPv6 melibatkan beberapa aspek konfigurasi dan pengurusan rangkaian, dengan setiap aspek memainkan peranan penting dalam memastikan perubahan yang lancar sambil meningkatkan keupayaan rangkaian.

IPv6 bukan sahaja menangani batasan IPv4 dari segi kebolehskalaan dan ruang alamat tetapi juga membawa peningkatan ketara dalam konfigurasi dan pengurusan rangkaian. Penambahbaikan ini mengurangkan overhed pentadbiran, meningkatkan fleksibiliti rangkaian, dan secara semula jadi meningkatkan keselamatan, menjadikan IPv6 asas yang teguh untuk pembangunan infrastruktur internet pada masa hadapan.

Peralihan kepada IPv6, oleh itu, bukan hanya tentang menampung lebih banyak peranti; ia mengenai menjadikan rangkaian lebih terurus, selamat dan bersedia untuk aplikasi internet generasi seterusnya.

Gambaran Keseluruhan Konfigurasi Rangkaian IPv4:

Konfigurasi Manual dan DHCP:

IPv4 memerlukan pentadbir rangkaian sama ada mengkonfigurasi tetapan rangkaian secara manual pada setiap peranti atau menggunakan Protokol Konfigurasi Hos Dinamik (DHCP) untuk menetapkan alamat IP dan tetapan rangkaian lain secara automatik. Walaupun DHCP memudahkan pengurusan, ia masih bergantung pada pelayan pusat untuk mengedarkan maklumat IP, yang boleh menjadi satu titik kegagalan.

Pengurusan Subjaringan dan Alamat:

Subnet Kompleks: Rangkaian IPv4 selalunya memerlukan skim subnet yang kompleks untuk menggunakan ruang alamat terhad dengan cekap. Ini boleh meningkatkan beban pentadbiran, kerana mengurus dan mengoptimumkan subnet ini selalunya manual dan terdedah kepada ralat.
Terjemahan Alamat Rangkaian (NAT): Oleh kerana ruang alamat yang terhad, IPv4 menggunakan NAT secara meluas untuk membenarkan berbilang peranti pada rangkaian persendirian berkongsi satu alamat IP awam. Walaupun pendekatan ini menjimatkan ruang alamat, ia merumitkan pengurusan rangkaian dan menghalang sambungan hujung ke hujung dan protokol tertentu.

Penambahbaikan Konfigurasi Rangkaian IPv6:

Autokonfigurasi Alamat Tanpa Kewarganegaraan (SLAAC):

Konfigurasi Rangkaian Automatik: IPv6 memperkenalkan SLAAC, yang membolehkan peranti mengkonfigurasi diri mereka secara automatik pada rangkaian tanpa memerlukan mekanisme berasaskan pelayan seperti DHCP. Setiap peranti boleh menjana alamatnya sendiri berdasarkan awalan rangkaian yang diiklankan oleh penghala tempatan dan alamat perkakasannya (MAC) sendiri.
Format EU-64: Proses autokonfigurasi selalunya menggunakan format EUI-64, di mana alamat MAC 48-bit peranti dikembangkan kepada 64 bit untuk membentuk pengecam antara muka alamat IPv6 128-bit. Kaedah ini memudahkan persediaan peranti dan penyepaduan ke dalam rangkaian.

DHCP yang dipertingkatkan (DHCPv6):

Penggunaan Pilihan: Walaupun SLAAC menyediakan cara yang cepat dan cekap untuk menangani peranti, DHCPv6 masih tersedia untuk senario di mana konfigurasi yang lebih terperinci perlu dikemukakan kepada pelanggan, seperti tetapan DNS, nama domain dan parameter rangkaian lain.
Konfigurasi Stateful: DHCPv6 boleh digunakan dalam mod stateful untuk menjejaki tugasan alamat, yang membantu dalam persekitaran rangkaian terurus di mana konfigurasi klien dan pengauditan terperinci diperlukan.

Konfigurasi Semula Rangkaian dan Penomboran Semula:

Penugasan semula IP yang lebih mudah: Ruang alamat IPv6 yang luas dan seni bina fleksibel menjadikannya lebih mudah untuk menomborkan semula rangkaian — iaitu, untuk menukar alamat IP yang digunakan oleh peranti pada rangkaian. Dengan IPv6, keseluruhan subnet boleh dinomborkan semula dengan gangguan yang minimum, sebahagian besarnya disebabkan oleh sokongan protokol untuk berbilang alamat bagi setiap antara muka.

Menangani Kerumitan dan Pengurusan Ringkas:

Peruntukan Alamat Hierarki:

Pengalamatan Berstruktur: IPv6 menyokong struktur alamat IP yang lebih hierarki yang meningkatkan pengagregatan laluan pada penghala internet dan mengurangkan saiz jadual penghalaan. Ini menjadikan sistem penghalaan global lebih cekap dan berskala.
Alamat Tempatan: IPv6 juga memperkenalkan alamat tempatan pautan dan unik yang memudahkan komunikasi tempatan, selalunya tanpa memerlukan konfigurasi alamat global. Ini amat berguna untuk konfigurasi rangkaian dalaman dan pengasingan perkhidmatan.

Dasar Keselamatan dan Rangkaian:

Konfigurasi Keselamatan yang Diperbaiki: Dengan sokongan asli untuk IPsec, IPv6 membenarkan pentadbir rangkaian untuk melaksanakan dasar keselamatan yang teguh secara langsung dalam lapisan IP, termasuk trafik rangkaian yang disulitkan dan komunikasi yang disahkan antara hos.
Penguatkuasaan Dasar Rangkaian: Keupayaan untuk membenamkan keselamatan pada lapisan IP memudahkan penguatkuasaan dasar keselamatan rangkaian, mengurangkan pergantungan pada protokol lapisan atas dan langkah keselamatan peringkat aplikasi.

17 Perbezaan Antara IPv4 dan IPv6

Ciri	IPv4	IPv6
Panjang Alamat	32 bit	128 bit
Jenis Pengalamatan	Berangka, diwakili dalam tatatanda perpuluhan bertitik (cth, 192.168.1.1)	Alfanumerik, diwakili dalam perenambelasan (cth, 2001:0db8::1)
Jumlah Alamat	Kira-kira 4.3 bilion	Lebih kurang 3.4 x 10^38
Medan Pengepala	12 bidang panjang berubah-ubah	8 medan panjang tetap
Panjang Tajuk	20 hingga 60 bait, berubah-ubah	40 bait, tetap
Checksum	Termasuk medan semak untuk semakan ralat.	Tiada medan semak; dikendalikan oleh teknologi lapisan 2/3
Keselamatan	Termasuk medan semak untuk semakan ralat	IPsec terbina dalam, menyediakan ciri keselamatan asli
Pecahan	Dilakukan oleh kedua-dua penghantar dan penghala	Hanya dilakukan oleh pengirim
Konfigurasi Alamat	Konfigurasi manual atau DHCP	Konfigurasi automatik alamat tanpa kewarganegaraan (SLAAC) atau DHCPv6
Alamat Siaran	Menggunakan alamat siaran	Tidak menggunakan siaran; sebaliknya menggunakan multicast
IP kepada Resolusi MAC	Menggunakan ARP (Address Resolution Protocol)	Menggunakan NDP (Neighbor Discovery Protocol)
mobiliti	Sokongan terhad, memerlukan IP mudah alih	Sokongan yang lebih baik dengan ciri mobiliti terbina dalam
Terjemahan Alamat Rangkaian (NAT)	Lebih cekap dengan pengalamatan hierarki, membenarkan pengagregatan laluan	Tidak diperlukan kerana ruang alamat yang besar
Kecekapan Laluan	Kurang cekap kerana struktur alamat rata dan tidak berhierarki	Lebih cekap dengan pengalamatan hierarki, membenarkan pengagregatan laluan
Subnet	Menggunakan subnetting dan CIDR (Classless Inter-Domain Routing)	Menggunakan CIDR; tidak memerlukan subnetting tradisional kerana ruang alamat yang besar
Mekanisme Peralihan	T/A	Termasuk teknik dwi-tindan, terowong dan terjemahan
Kemudahan Pentadbiran	Memerlukan pengurusan alamat IP dan subnet yang teliti	Pengurusan dipermudahkan kerana autokonfigurasi dan alamat IP yang banyak

Kesimpulan

IPv6 bukan sekadar keperluan kerana keletihan IPv4; ia mewakili satu langkah ke hadapan yang penting dalam reka bentuk dan prestasi rangkaian. Penggunaannya adalah penting untuk skalabiliti masa depan dan keselamatan internet. Semasa kami bergerak ke hadapan, menerima IPv6 adalah penting untuk semua pihak berkepentingan dalam dunia rangkaian.